Dosimètre

Un lecteur de dosimètre en service de médecine nucléaire

Un dosimètre est un instrument de mesure destiné à mesurer la dose radioactive ou l'équivalent de dose reçus par une personne exposée à un rayonnement ionisant, dans le cadre de son activité professionnelle, d'un accident ou d'une radiothérapie vectorisée.

Le dosimètre traduit l'irradiation externe. Pour la contamination interne on a d'abord utilisé des modèles jugés peu fiables et ne permettant pas de dosimétrie réellement personnalisée^[1]. Des recherches portent sur une dosimétrie de contaminations internes tenant mieux compte de la morphologie de chaque patient ainsi que de la composition et densité des tissus, avec par exemple l'outil OEDIPE, OEDIPE étant ici l'acronyme de Outil d’Evaluation de la Dose Interne PErsonnalisée ; interface graphique permettant une géométrie voxélisée spécifique d'un patient à associer au code de calcul Monte-Carlo MCNPX, permettant une meilleur définition de la distribution du radioélément et le calcul des doses absorbées, dont par organes ou à l'échelle tissulaire (i.e. du voxel) que dans les cas de contaminations internes^[1].

Utilisation

Il existe deux types de dosimètre : le dosimètre passif (à lecture différée) nominatif et le dosimètre actif (dosimètre électronique opérationnel).

Dans la réglementation française, le port du dosimètre est obligatoire pour tous les travailleurs affectés à des travaux sous rayonnements ionisants :

• en zone surveillée, seul le dosimètre passif est obligatoire ;
• en zone contrôlée, la réglementation exige le port d’un dosimètre passif et d’un dosimètre opérationnel. Néanmoins, la mesure qui fait foi vis-à-vis des limites réglementaires est celle du dosimètre passif.

Dosimètre passif

Ce dosimètre est à lecture différée (pas de lecture directe) et fonctionne comme un film photographique ou selon les principes de la luminescence. Il permet de connaître uniquement la dose cumulée. La dosimétrie passive est une donnée médicale (transmise au service de médecine du travail).

Indépendamment de la technique utilisée, il existe plusieurs types de dosimètre selon la mesure qui doit être réalisée :

• le dosimètre "corps entier", porté sur la poitrine ; la dose mesurée est considérée comme étant appliquée à l'ensemble de l'organisme ;
• le dosimètre "extrémité" ; il peut être porté sous forme de bracelet ou de bague afin de mesurer la dose reçue sur certaines parties du corps.

Film dosimétrique

La dosimétrie passive est réalisée grâce à des dosimètres films-badges, appelés aussi dosifilms. Ils servent à mesurer les doses reçues, de rayonnement β, X, γ et neutron en donnant une réponse différée. Le dosifilm est porté à hauteur de la poitrine. Cet emplacement a été choisi, car il correspond à la valeur moyenne de l’exposition totale du corps. Ceci dit, dans des cas particuliers, la médecine du travail peut demander de porter un dosifilm supplémentaire pour permettre de connaître la dose reçue à un endroit spécifique du corps. Ci-dessous, des bagues permettant la mesure de dose aux extrémités, par exemple.

Le principe de la dosimétrie passive consiste en l’utilisation de films recouverts d’émulsions qui ont des sensibilités sélectives pour les différents types de particules. On mesure la noirceur globale du film qu’on compare à une échelle témoin. Ce dosimètre est donc à lecture différée et fonctionne comme un film photographique ou selon le principe de la thermoluminescence.

Dosimètre stimulé thermiquement

Bague fluorure de lithium LiF

C'est un dosimètre (thermoluminescent dosimeter, TLD) à lecture différée dont le principe de fonctionnement repose sur la lecture d'une émission de lumière par chauffage du dosimètre. La première phase est celle de l'enregistrement qui consiste à mesurer le rayonnement ionisant à l'aide d'un support à fluorure de lithium LiF en rapport avec les risques d'exposition aux rayonnement ionisants (X, γ, β, neutrons). Dans la seconde phase, celle de lecture, la luminescence est provoquée par chauffage. Les charges émettent alors une impulsion de lumière proportionnelle à la dose de rayonnement reçue. L'inconvénient de cette méthode par rapport la dosimètrie OSL ou RPL est que les pièges étant totalement vidés, il ne sera pas possible de relire le dosimètre.

Dosimètre à luminescence optiquement stimulée

C'est un dosimètre à lecture différée dont le principe de fonctionnement (Optically stimulated luminescence, OSL) (luminescence stimulée optiquement) repose sur la lecture d'une émission de lumière^[2].

Cette technologie, apparue dans les années 1990, est maintenant très répandue. Chaque mois, plus de 1,5 million de personnes portent ces dosimètres dans le monde.

Principe

La première phase est celle de l'enregistrement qui consiste à mesurer le rayonnement ionisant (X, γ et β). Lors de l'exposition de ce dosimètre sous des rayonnements ionisants, des charges se trouvent piégés dans le matériau sensible. Dans la seconde phase, il est placé sous les flashs lumineux d'un laser ou de diodes électroluminescentes. Les électrons retenus dans ces pièges libèrent alors une lumière proportionnelle à la dose équivalente reçue.

La source de stimulation est facilement contrôlable. De ce fait une grande partie de l'information est conservée par le capteur. Contrairement au TLD où les pièges sont entièrement vidés, l’OSL autorise la relecture du dosimètre.

Matériau

La technologie OSL utilise différents matériaux. En France, à ce jour, LANDAUER EUROPE^[3] est le seul laboratoire agréé utilisant cette technologie. La mesure de dose s’effectue grâce à une fine feuille de poudre d’oxyde d’aluminium dopé au carbone, Al₂O₃:C. Cette poudre résulte d’un cristal obtenu après mélange à haute température d’oxyde d’aluminium pur et de dopants. Cette dernière est ensuite enduite grâce à un liant entre deux bandes de film polyester. Ce cristal est fabriqué par LANDAUER^[4] suivant les spécifications propres à son dosimètre InLight^®[5].

Avantages de l'OSL

• seuil de détection de 10 µSv et saturation à 10 Sv en routine (voir plus en laboratoire) ;
• relecture possible des dosimètres ;
• différenciation des rayonnements X, γ et β ;
• insensible aux neutrons ce qui est important en cas de d'exposition en champ complexe ;
• insensible à l'humidité et à la chaleur ;
• informations qualitatives sur les conditions d'exposition (statique, dynamique ou due à une contamination).

Dosimètre radiophotoluminescent

C'est un dosimètre à lecture différée dont le principe de fonctionnement (Radiophotoluminescence ou RPL) est connu depuis la fin des années 1960.

La première phase est celle de l'enregistrement qui consiste à mesurer le rayonnement ionisant (X, γ et β). Celui-ci va arracher des électrons à la structure du détecteur en verre dopé à l'argent. Ces électrons seront piégés par les ions d'argent contenus dans la structure de verre.

La seconde phase est celle recherchée, correspondant à la lecture différée de l'exposition de la personne travaillant sous rayonnements ionisants. Le détecteur en verre est donc placé sous un faisceau ultraviolet de longueur d'onde 320 nm. Les électrons piégés se désexcitent en émettant une luminescence proportionnelle à la dose équivalente reçue. En général, ces dosimètres passifs comportent 2 à 5 plages de lecture.

Si le détecteur comporte 3 couches superposées de verre et matériaux destinés à absorber les rayonnements, comme par exemple le dosimètre RPL fourni par l'IRSN, on disposera alors de 15 points de mesure comportant des seuils à 0,10 mSv, conforme à l'arrêté du 30 décembre 2004. Les rayonnements ionisants concernés par ce dosimètre sont les β, des photons de basse énergie, les rayons X, des rayons γ pour les fortes doses.

La qualité de ce dosimètre est la possibilité de relecture et la quasi-absence d'altération de l'enregistrement. Il a une très bonne sensibilité aux photons et aux β, n'est pas sensible aux neutrons, ce qui est important en cas de d'exposition en champ complexe. Il possède un seuil de détection de 1 µSv, d'enregistrement de 50 µSv et surtout il a une très grande stabilité de lecture.

Dosimètre opérationnel

Dosimètre opérationnel

Il est à lecture immédiate (présence d'un afficheur 7 segments) et correspond généralement, comme son nom l’indique, à une opération. Il permet de connaître la dose reçue (valeur exprimée en µSv ou mSv) en temps réel.

La dosimétrie opérationnelle est une dosimétrie individuelle qui doit être mise en œuvre lors d’une opération se déroulant en zone contrôlée dans un but d’optimisation : mise en œuvre du principe ALARA, acronyme de l’expression anglaise « As Low As Reasonably Achievable » traduite en français par l’expression « aussi bas qu’il est raisonnablement possible ».

Notes et références

Articles connexes

• Radioprotection
• Rayonnement ionisant

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